Artigo de método

Utilizando estimulação magnética transcraniana repetitiva para melhorar a função da linguagem em pacientes com AVC crônico com afasia não-fluente

17.6K vistas

⸱

DOI:

10.3791/50228

⸱

2 de julho de 2013

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neurology, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania , 2Center for Cognitive Neuroscience, University of Pennsylvania , 3Veterans Affairs Boston Healthcare System, 4Harold Goodglass Aphasia Research Center, Boston University School of Medicine, 5Department of Neurology, Boston University School of Medicine

Neste artigo

Resumo

Nós exploramos o uso da estimulação magnética transcraniana repetitiva (EMTr) para melhorar as habilidades de linguagem em pacientes com acidente vascular cerebral crônica e não-fluente afasia. Após a identificação de um site no giro frontal direito para cada paciente que responde perfeitamente ao estímulo, temos por meta neste site durante 10 dias de tratamento com EMTr.

Resumo

A estimulação magnética transcraniana (TMS) foi mostrado para melhorar significativamente a função da linguagem em pacientes com afasia não-fluente 1. Neste experimento, demonstramos a administração do TMS repetitiva de baixa freqüência (EMTr) para um local de estimulação ideal no hemisfério direito em pacientes com afasia não-fluente crônica. Uma bateria de medidas linguagem padronizada é administrado a fim de avaliar o desempenho da linha de base. Os pacientes são posteriormente randomizados para receber EMTr reais ou estimulação sham inicial. Pacientes no estímulo verdadeiro passam por uma fase local de inquérito, composta de uma série de seis sessões de EMTr administrados ao longo de cinco dias, a estimulação é entregue para um local diferente no lobo frontal direito em cada uma dessas sessões. Cada sessão site descoberta consiste em 600 pulsos de 1 Hz EMTr, precedidos e seguidos por uma tarefa quadro de nomeação. Ao comparar o grau de alteração transiente na nomeação capacidade provocada pela estimulação da candidate locais, somos capazes de localizar a área de resposta ideal para cada paciente individual. Em seguida, administrar a EMTr para este local durante a fase de tratamento. Durante o tratamento, os pacientes passam por um total de dez dias de estimulação durante o período de duas semanas, cada sessão é composta de 20 min de 1 Hz EMTr entregues a 90% do limiar motor de descanso. A estimulação é emparelhado com uma tarefa RMf de nomenclatura no primeiro e último dias de tratamento. Após a fase de tratamento está completo, a bateria língua obtidos na linha de base é repetido duas e seis meses após a estimulação, a fim de identificar as alterações induzidas pelo rTMS no desempenho. A tarefa de fMRI de nomeação também é repetido dois e seis meses após o tratamento. Os pacientes que são randomizados para o braço placebo do estudo sofrer farsa site descoberta, o tratamento placebo, fMRI de nomeação de estudos e linguagem repetição do teste, dois meses após completar tratamento simulado. Pacientes Sham, em seguida, passar para o braço estimulação real, completando verdadeiro local de fatos, reais tratament, fMRI, e dois anos e seis meses de testes de linguagem pós-estimulação.

Introdução

Afasia, um défice adquirido da língua capacidade, é uma conseqüência comum e muitas vezes debilitante de acidente vascular cerebral 2. Embora algum grau de recuperação a partir de afasia, após acidente vascular cerebral agudo é típico, muitos pacientes experimentam pelo menos algum grau de défices persistentes, e terapias de linguagem existentes são geralmente considerados apenas moderadamente eficaz no sentido de facilitar a recuperação 3-5. Nos últimos anos temos visto o surgimento de técnicas de estimulação não-invasivos, como a estimulação magnética transcraniana (TMS) como promissores potenciais abordagens terapêuticas para uma variedade de déficits após o acidente vascular cerebral, incluindo afasia. TMS emprega o princípio de indução electromagnética e que envolve a geração de um campo magnético rapidamente fluindo para dentro de uma bobina de fio. Quando a bobina é colocada adjacente à cabeça de um sujeito, o campo magnético penetra no couro cabeludo e no crânio, induzindo uma corrente subjacente neurónios corticais que é suficiente para despolarizar membranas neuronais e genestaxa de potenciais de ação 3. TMS parâmetros tais como a frequência, a intensidade eo número de impulsos pode ser variada a fim provocar diferentes comportamentais, neurofisiológicos e perceptual efeitos, 4,5. RTMS (rTMS), implica a administração de uma série de impulsos com uma frequência pré-determinada e produz efeitos que podem durar a aplicação do estímulo. Pertinente para o experimento atual, a evidência mostra que a EMTr entregues em uma freqüência baixa (0,5-2 Hz) tende a diminuir a excitabilidade cortical focal, enquanto a estimulação de alta frequência tem sido associada com excitação cortical 3. rTMS tem sido explorada como um tratamento para várias doenças neurológicas e psiquiátricas, especialmente à depressão 6.

Um crescente corpo de evidências sugere que a EMTr de baixa freqüência podem ser usados ​​para melhorar a recuperação linguagem em pessoas com afasia crônica derrame induzido. Naeser 7,8 e colegas foram os primeiros a aplicar 1 Hz inhibitory EMTr para o giro frontal inferior direito por 20 minutos, cinco dias por semana, durante duas semanas, em quatro pacientes destros com afasia não-fluente crônica. Melhorias significativas na nomenclatura foram observados, que persistiu por pelo menos oito meses após a conclusão do estímulo 8. Nós posteriormente replicado e ampliado estes resultados, e demonstraram que uma estimulação Hz resultou em melhorias persistentes em ambos nomeação e fala coletadas espontânea em pacientes afásicos não-fluentes crônicas 9-11. Felizmente, os resultados dos estudos pequenas como estas foram replicadas em outras investigações em 12 pacientes com acidente vascular cerebral crónica, bem como em pacientes com acidente vascular cerebral subaguda e afasia 13.

Uma característica importante e quase onipresente TMS de estudos anteriores em pacientes com afasia não-fluente é que os efeitos salutares de estimulação parece ser específica do site. Adotando a abordagem inicialmente utilizada por Naesere seus colegas, a maioria das investigações em que a EMTr tem sido usado para facilitar a recuperação linguagem têm como alvo os pars direito triangularis 1 (área de Brodmann 45). De fato, evidências recentes sugerem que a estimulação de outras regiões do giro frontal inferior direito pode ser ineficaz, ou pode mesmo ter efeitos deletérios sobre o desempenho linguagem 14, ressaltando a necessidade de identificação individual cuidadosa de locais de estimulação ideais.

Com base na abordagem estabelecida pela Naeser e oito colegas, a nossa investigação em curso explora os efeitos da EMTr inibitória no giro frontal inferior em capacidade de linguagem, e também examina a especificidade topográfica dos efeitos de EMTr no lobo frontal direito. Neste artigo, que fornecem uma descrição detalhada de como um local ideal para a estimulação pode ser identificado em pacientes com afasia não fluente crónica. Em seguida, descrevemos a administração de EMTr terapêuticas e explicar UOr técnicas para avaliar a eficácia da estimulação no reforço de recuperação linguagem nesta população.

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Protocolo

1. Avaliação Pré-Tratamento

  1. Recrutar pacientes que preencham os requisitos de elegibilidade para o estudo. Estes critérios incluem um golpe único, unilateral, hemisfério esquerdo isquêmica que poupa área motora suplementar (SMA), leve a moderada discurso não-fluente (definida como a capacidade de produzir palavras significativas e pelo menos uma palavra cadeia de comprimento 2-4), entre as idades de 18 e 75 e pelo menos seis meses pós-AVC.
  2. Além disso, todos os pacientes potenciais devem ser capazes de designar pelo menos três dos primeiros 30 pontos da nomeação Boston teste 15, uma média de, pelo menos, três imagens de 20, quando apresentado com dez conjuntos de imagens de nomenclatura de estímulos extraídos do Snodgrass e Vanderwart corpus 16 e pontuação igual ou superior ao percentil 25 nos subtestes para a palavra compreensão e comandos no Boston Diagnostic Exame Afásico 17.
  3. Realizar um exame de triagem médica para assegurar que os pacientes são healthy suficiente para participar do estudo, e que não há contra-indicações para passar por uma ressonância magnética (RM) ou TMS Magnetic.

2. Teste da linha de base

  1. Administrar uma bateria de testes padronizados em três dias diferentes para avaliar o grau de comprometimento e os déficits linguagem de cada paciente em outros domínios cognitivos. Os testes incluem o Cookie Theft imagem descrição subteste do BDAE 18, BDAE (2 ª ed.) Subtestes para a compreensão do Word (discriminação Básico Word) e Comandos, Teste de Nomeação de Boston 15, conjuntos de 40 linhas estímulos desenho retirados do Snodgrass e Vanderwart banco de dados de imagem de 16, eo Cognitive Linguistic Quick Test 19 (CLQT).
  2. Iniciar um estudo BOLD-fMRI base em que o paciente executa uma tarefa de nomeação de imagem com resposta oral. Coletar imagens ponderadas em T1 todo o cérebro de alta resolução com uma seqüência MPRAGE (RT = 1.620 ms, TE = 3,87 ms, FA = 15, FOV = 192 x 256, fatias = 160 tamanhos de voxel = 1 mm 3). Adquirir volumes funcionais usando um todo-cérebro * T2-weighted seqüência echoplanar BOLD (TR = 3000 sec, TE = 35 ms, FA = 90, FOV = 128 x 128, fatias = 31 tamanhos de voxel = 1,875 milímetros 2, espessura de corte = 4 mm).
  3. Randomizar pacientes quer num grupo recebendo TMS reais (rTMS) ou um grupo receptor de estimulação sham inicial (STM), seguido pela rTMS (Figura 1).

3. Identificação de locais ideais de Estimulação

  1. A fim de orientar a EMTr para sites corticais de forma precisa e exata, utilize um sistema de neuronavigational (por exemplo Brainsight, Rogue Research, Montreal) para co-registrar imagens de alta resolução T1 todo o cérebro (ver 2.2 acima), com a localização do paciente e da bobina. Para o grupo EMTr, determinar limiar motor (RMT), através de estimulação para a direita córtex motor e posterior inspeção visual 20.
  2. Durante a EMTr reais, oriente a bobina com o punho em uma direção posterior e inferior a cerca de 45 ° no sentido horário a partir da posição para baixo. Para o grupo placebo, administrar Stms com a bobina perpendicular à cabeça, de modo que apenas a borda exterior da aba lateral dos contactos da cabeça de bobina. Nesta orientação, o campo magnético pico corre paralelo ao crânio e, assim, não produz a estimulação cortical.
  3. Em seis sessões separadas realizadas ao longo de cinco dias (duas sessões realizadas no último dia, com um intervalo de 45 minutos entre as sessões), administrar 10 minutos, tanto de rTMS (600 pulsos de 1 Hz a uma intensidade de 90% RMT) ou STM para locais diferentes no lobo frontal inferior direito: o córtex motor primário (M1) correspondentes à boca, pars opercularis (BA 44), pars anterior triangularis (BA 45), dorsal posterior pars triangularis (BA 45), pars posteriores ventrais triangularis ( BA 45), e orbitalis pars (BA 47), Figura 2. Randomize stimulation ordem local entre os pacientes.
  4. Tenho pacientes executar uma tarefa imagem de nomeação de 40 itens, imediatamente antes e após cada sessão de TMS. Estímulos de imagem são retirados do Snodgrass e Vanderwart 16 set item, o Teste de Vocabulário por Imagens Peabody 21, ea nomeação de figuras Projeto Internacional (IPNP) de banco de dados 22. As listas de 40 itens devem ser combinados com relação ao comprimento da palavra, a freqüência ea categoria semântica, em nosso artigo lista 20 itens eram novos, enquanto 20 foram repetidas ao longo das sessões de testes para avaliar os efeitos da prática. Enunciados devem ser contados como correto se eles diferem do alvo por não mais do que um fonema 8. Palavra ordem da lista deve ser randomizados entre os indivíduos e cada indivíduo deve receber listas de palavras diferentes a cada visita.
  5. Determinar o local ideal de estimulação através da realização de uma amostra t-testes comparando a alteração no desempenho de imagem de nomeação em cada local para a alteração média em nomear performance para todos os outros sites. Em seguida, comparar a mudança no desempenho no local ideal para a variação do desempenho em todas as sessões seis pré-rTMS; se a alteração no desempenho após a rTMS é maior do que duas vezes o desvio padrão da média do desempenho de pré-TMS, é improvável que o benefício em nomear o desempenho é atribuível à variabilidade teste-reteste 9.
  6. Para farsa site constatação, administrar STM sobre a pars triangularis. Este local actua como o "local ideal" para o braço placebo da fase de tratamento, tal como descrito na secção de Protocolo 4.

4. Fase de Tratamento

  1. Administrar EMTr ou STM para o site estímulo ideal para dez dias em um período de doze dias (estimulação em cada dia da semana com o fim de semana de folga).
  2. No primeiro dia da estimulação, a ordem de eventos é a seguinte: se submeter o paciente a uma ressonância magnética (com concomitante de nomenclatura de imagem, como na linha de base), administrar a tarefa de nomenclatura 40 itens, estimular o s óptimaite com 20 min de 1 Hz EMTr em 90% RMT ou STM, administrar a nomeação de novo, e, finalmente, submeter o paciente a uma segunda fMRI simultâneo com imagem de nomeação.
  3. Em dias de dois a nove anos, o protocolo consiste em uma sessão de EMTr 20 minutos (1200 pulsos), usando um EMTr Hz a 90% RMT ou STM.
  4. No dia dez, estimular o local ideal para a 20 min com 1 Hz EMTr, precedidos e seguidos pela tarefa quadro de nomeação. De nota, inciso imagem listas mostradas nos dias um e dez devem ser diferentes, mas pareados por freqüência, comprimento de palavra e categoria semântica como descrito acima.

5. Dois e seis meses de visitas de acompanhamento

  1. Dois meses após o dia dez de qualquer EMTr ou STM, repetir o teste de linha de base (passo 2.1), bem como fMRI simultâneo com imagem de nomeação.
  2. Os pacientes na condição farsa deve então passar para condição TMS real, começando com a fase local de averiguação ideal (Figura 1).
  3. Seis meses folmugido dia dez de estimulação EMTr real, testes de linha de base de repetição (como no passo 2.1), e também os pacientes passam por uma outra fMRI com uma tarefa imagem de nomeação de concorrente.

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Resultados

Na fase local de estudo desta investigação, a maioria, mas não todos os pacientes respondem de forma otimizada na tarefa quadro de nomeação para a estimulação dos pars direito triangularis 14. Na nossa experiência, o desempenho dos pacientes na nomeação de figuras é consistentemente mais facilitada pela estimulação do aspecto ventral posterior da Triangularis pars (Figura 3).

Melhoria a longo prazo do desempenho em avaliações linguagem padronizada é ilustrada na <...

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Discussão

O objetivo deste artigo é detalhar os passos para identificar um site de destino responde no hemisfério direito em pacientes com afasia não-fluente crônica. Ao fazer isso, nós somos capazes de estimular essa região alvo terapêutico, avaliar os efeitos da estimulação sobre a capacidade da linguagem, e usar a EMTr de baixa freqüência para obter melhorias a longo prazo na nomeação e fluência em pacientes com afasia não-fluente crônica. Nossa abordagem replica e se estende métodos utilizados pelos investigadores anteriores,...

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Divulgações

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Agradecimentos

Este trabalho é apoiado pelas seguintes fontes de financiamento:
MAN: NIH 2R01 DC05672-04A2
RHH: NIH / NINDS 1K01NS060995-01A1
RHH: Robert Wood Johnson Foundation / Harold Amos Medical Programa de Desenvolvimento da Faculdade

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Estimulador magnético transcraniano rápidoMagstim
3.0 Trio ScannerSiemens
8 canais bobina de cabeçaSiemens
Brainsight sistema de neuronavegaçãoRogue Research

Referências

  1. Hamilton, R. H., Chrysikou, E. G., Coslett, B. Mechanisms of aphasia recovery after stroke and the role of noninvasive brain stimulation. Brain Lang. 118, 40-50 (2011).
  2. Wade, D. T., Hewer, R. L., David, R. M., Enderby, P. M. Aphasia after stroke: natural history and associated deficits. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 49, 11-16 (1986).
  3. Maeda, F., Pascual-Leone, A. Transcranial magnetic stimulation: studying motor neurophysiology of psychiatric disorders. Psychopharmacology (Berl). 168, 359-376 (2003).
  4. Elkin-Frankston, S., Fried, P. J., Pascual-Leone, A., Rushmore, R. J. 3rd, Valero-Cabr, A. A novel approach for documenting phosphenes induced by transcranial magnetic stimulation. J. Vis. Exp. (38), e1762(2010).
  5. Najib, U., Horvath, J. C., Silvanto, J., Pascual-Leone, A. State-dependency effects on TMS: a look at motive phosphene behavior. J. Vis. Exp. (46), e2273(2010).
  6. Horvath, J. C., Mathews, J., Demitrack, M. A., Pascual-Leone, A. The NeuroStar TMS device: conducting the FDA approved protocol for treatment of depression. J. Vis. Exp. (45), e2345(2010).
  7. Martin, P. I., et al. Transcranial magnetic stimulation as a complementary treatment for aphasia. Semin. Speech Lang. 25, 181-191 (2004).
  8. Naeser, M. A., et al. Improved picture naming in chronic aphasia after TMS to part of right Broca's area: an open-protocol study. Brain and Language. 93, 95-105 (2005).
  9. Hamilton, R. H., et al. Stimulating conversation: enhancement of elicited propositional speech in a patient with chronic non-fluent aphasia following transcranial magnetic stimulation. Brain Lang. 113, 45-50 (2010).
  10. Turkeltaub, P. E., et al. Minimizing within-experiment and within-group effects in activation likelihood estimation meta-analyses. Hum. Brain Mapp. , (2011).
  11. Medina, J., et al. Finding the Right Words: Transcranial Magnetic Stimulation Improves Discourse Productivity in Non-fluent Aphasia After Stroke. Aphasiology. , In Press (2012).
  12. Barwood, C. H., et al. Improved language performance subsequent to low-frequency rTMS in patients with chronic non-fluent aphasia post-stroke. Eur. J. Neurol. , (2010).
  13. Weiduschat, N., et al. Effects of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation in Aphasic Stroke: A Randomized Controlled Pilot Study. Stroke. , (2011).
  14. Naeser, M. A., et al. TMS suppression of right pars triangularis, but not pars opercularis, improves naming in aphasia. Brain Lang. 119, 206-213 (2011).
  15. Kaplan, E., Goodglass, H., Weintraub, S. Boston Naming Test (BNT). , Lippincott, Williams & Wilkins. (2001).
  16. Snodgrass, J. G., Vanderwart, M. A standardized set of 260 pictures: norms for name agreement, image agreement, familiarity, and visual complexity. J. Exp. Psychol. Hum. Learn. 6, 174-215 (1980).
  17. Goodglass, H., Kaplan, E. The assessment of aphasia and related disorders. , Lea and Febiger. (1972).
  18. Goodglass, H., Kaplan, E., Barresi, B. Boston Diagnostic Aphasia Examination (BDAE). , Lippincott, Williams & Wilkins. (1983).
  19. Helm-Estabrooks, N. Cognitive linguistic quick test (CLQT): Examiner's manual. , Psychological Corporation. (2001).
  20. Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord and roots: basic principles and procedures for routine clinical application. Report of an IFCN committee. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 91, 79-92 (1994).
  21. Dunn, L. M., Peabody Hottel, J. V. picture vocabulary test performance of trainable mentally retarded children. Am. J. Ment. Defic. 65, 448-452 (1961).
  22. Szekely, A., et al. A new on-line resource for psycholinguistic studies. J. Mem. Lang. 51, 247-250 (2004).
  23. Martin, P. I., et al. Research with transcranial magnetic stimulation in the treatment of aphasia. Curr. Neurol. Neurosci. Rep. 9, 451-458 (2009).
  24. Duffau, H., et al. New insights into the anatomo-functional connectivity of the semantic system: a study using cortico-subcortical electrostimulations. Brain. 128, 797-810 (2005).
  25. Picht, T., et al. Assessing the functional status of the motor system in brain tumor patients using transcranial magnetic stimulation. Acta Neurochir. (Wien). , (2012).
  26. Fertonani, A., Rosini, S., Cotelli, M., Rossini, P. M., Miniussi, C. Naming facilitation induced by transcranial direct current stimulation. Behav. Brain Res. 208, 311-318 (2010).
  27. Schlaug, G., Marchina, S., Wan, C. Y. The use of non-invasive brain stimulation techniques to facilitate recovery from post-stroke aphasia. Neuropsychol. Rev. 21, 288-301 (2011).

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Reimpressões e permissões

Solicitar permissão para reutilizar o texto ou as figuras deste artigo JoVE

Solicitar permissão

Etiquetas

TMS repetitivaRecupera o da LinguagemReabilita o do AVCProtocolo de Localiza o do S tioTarefa de Nomea o de ImagensLimiar Motor de RepousoTarefa de Nomea o por fMRIBateria de Linguagem Padronizada

Artigos relacionados